EP0095431A2 - Process for the preparation of esters by carbonylation of monoolefinic compounds - Google Patents
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- EP0095431A2 EP0095431A2 EP83420081A EP83420081A EP0095431A2 EP 0095431 A2 EP0095431 A2 EP 0095431A2 EP 83420081 A EP83420081 A EP 83420081A EP 83420081 A EP83420081 A EP 83420081A EP 0095431 A2 EP0095431 A2 EP 0095431A2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
- C07C67/36—Preparation of carboxylic acid esters by reaction with carbon monoxide or formates
- C07C67/38—Preparation of carboxylic acid esters by reaction with carbon monoxide or formates by addition to an unsaturated carbon-to-carbon bond
Definitions
- the subject of the present invention is a process for the preparation of esters by carbonylation of monoolefinic compounds, that is to say by reaction of carbon monoxide and an alcohol with compounds containing a single olefinic bond.
- a more specific subject of the invention is the preparation of diesters from alkyl pentenates.
- a particular object of the present invention is the synthesis of alkyl adipates by carbonylation of the alkyl pentenoates.
- R 1 and R 2 can also together form a single bivalent radical - (CH 2 ) q -, optionally comprising one or two alkyl substituents having at most 4 carbon atoms, q being an integer between 3 and 6 inclusive, and R 'is an alkyl radical containing at most 12 carbon atoms optionally substituted by one or two hydroxyl groups, a cycloalkyl radical having from 5 to 7 carbon atoms, an aralkyl radical having from 7 to 12 carbon atoms or a phenyl radical .
- the starting materials capable of being carbonylated according to the present process are therefore compounds containing a single internal or terminal olefinic bond; these compounds more specifically contain from 3 to 20 carbon atoms.
- saturated esters are obtained, that is to say compounds which contain, on the one hand, a carboxylate group (-COOR ') and, on the other hand, a further hydrogen atom. as the starting material.
- these esters predominates the compound whose carboxylate group (-COOR ') is located in the terminal position on the main chain of the starting material.
- the alkyl pentenoates are of particular interest, because they allow access to the alkyl adipates, intermediates of adipic acid.
- alcohols which can be used in the context of the present process include methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, tert-butanol, n-hexanol, cyclohexanol, ethyl- 2 hexanol-1, dodecanol-1, ethylene glycol, hexanediol-1,6, benzyl alcohol, phenylethyl alcohol and phenol.
- alkanol preferably having a maximum of 4 carbon atoms is used; methanol and ethanol are well suited to the implementation of the present process.
- the alcohol and the monoolefinic compound can be used in stoichiometric quantities. However, an excess of alcohol is preferably used, in the proportion of 1 to 10, or even better, from 2 to 5 moles of alcohol per mole of monoolefinic compound.
- the reaction is carried out in the presence of cobalt.
- Any source of cobalt capable of reacting with carbon monoxide in the reaction medium to give in situ carbonyl complexes of coDalt can be used in the context of the present process.
- Typical sources of cobalt are, for example, finely divided metallic cobalt, inorganic salts such as cobalt nitrate or carbonate, organic salts especially carboxylates. Can also be used cobalt-carbonyls or hydrocarbonyls; dicobaltoctacaroonyle is well suited to the implementation of the present process.
- the molar ratio between the monoolefinic compound and the cobalt is generally between 10 and 1000. This ratio is advantageously fixed at a value between 20 and 300.
- the process according to the present invention also requires the presence of a tertiary nitrogenous base, the pK of which is between 3 and 10.
- the Applicant recommends the use of nitrogen heterocycles formed from 5 to 6 links, which may include one or two substituents chosen from alkyl or alkoxy groups having at most 4 carbon atoms, the hydroxyl group and the halogen atoms, optionally containing 2 or 3 double bonds, and which can moreover, if necessary, be welded to a benzene nucleus, provided that the links adjacent to the nitrogen heteroatom are neither substituted nor common to two rings.
- the amount of tertiary nitrogen base used is generally such that the N / Co molar ratio is between 1 and 50.
- the applicant recommends fixing this ratio at a value between 2 and 25 .
- One of the essential characteristics of the present process resides in the use, as solvent, of an aromatic hydrocarbon which comprises from 1 to 3 substituents chosen from the cyano group and the radicals of formula RY- in which Y represents the valence bond, an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyl group or a carbonyloxy group (-CO-O-), the radical R being attached to the oxygen atom of (-CO-O-), R represents.
- an alkyl, aralkyl or aryl radical said radical which may optionally include a cyano substituent or a divalent entity -O-; -CD-or -CO-O- inserted in the main carbon chain, contains the maximum 20 carbon atoms; at least one of the substituents is chosen from the group cyano and the radicals RY, in which Y is different from the valence bond.
- solvents which can be represented by the formula: in which a is a benzene or naphthalene ring, R 4 represents a cyano group or a radical RY, R and Y having the preceding meaning, Y being different from the valential bond, R 5 and R 6 identical or different, represent an atom of hydrogen, a cyano group or a radical RY, R and Y having the preceding meaning, Y possibly representing the valential bond.
- one of the radicals R 5 and R 6 represents hydrogen or a radical RY in which Y is the valence bond and R is an alkyl radical having at most 4 carbon atoms.
- R is more particularly chosen from alkyl, aralkyl or aryl radicals, comprising at most 10 carbon atoms, and preferably, R is an alkyl radical which contains at most 4 carbon atoms.
- R is more particularly chosen from alkyl or aralkyl radicals which have a maximum of 10 carbon atoms and which can comprise a divited entity -0-, -CO- or -CO-0- intercalated in the chain carbonaceous, subject to choosing R identical to R 'when a carbonyloxy entity is inserted in the chain; R can also be a phenyl radical optionally substituted by 1 to 3 alkyl radicals having at most 4 carbon atoms.
- a is a benzene nucleus.
- R 4 is advantageously a radical RY- in which Y represents an oxygen or sulfur atom and R is an alkyl radical which contains at most 4 carbon atoms or a phenyl radical.
- R 5 and R 6 preferably represent a hydrogen atom.
- solvents suitable for the implementation of the present process mention may be made of: methoxybenzene (anisole), benzonitrile, methylthiobenzene (thioanisole), ethoxybenzene (phenetole), diphenyl oxide, sulfide diphenyl, diphenyl ether and benzyl sulfide, phenyl and benzyl, acetophenone, propiophenone, n-butylphénylcétone, methyl benzoate, n-butyl, phenyl benzoate, p-tolunitrile, 2-methoxy toluene, 2-ethoxy toluene, p-methylacetophenone, methyl p-toluate, 1,2-dimethoxy benzene (veratrole), 1,3-diethoxy benzene, dimethoxy -1.4 benzene, dimethyl terephthalate, methyl p-methoxybenzoate
- Anisole and thioanisole are particularly suitable for the implementation of the present invention.
- the amount of solvent which has an influence on the selectivity of the reaction will generally be greater than 20% (by weight) of the initial reaction mixture and, for a good implementation of the present process, it will be between 30 and 60% ( by weight) the above mixture.
- the reaction is also carried out in the presence of hydrogen.
- hydrogen will represent at least 0.1% (by volume) of carbon monoxide, without however exceeding 3% (by volume).
- the hydrogen content will represent from 0.5 to 2% (by volume) of the carbon monoxide.
- the hydrogen can be introduced into the reaction medium, in a convenient manner, in the form of a mixture with carbon monoxide, it can also be supplied separately.
- the reaction is carried out in the liquid phase at a temperature above 120 ° C, without it being useful to exceed 200 ° C, under a carbon monoxide pressure of at least 50 bars and up to 1000 bars. It is preferred to operate at a temperature of the order of 130 to 180 ° C. and under a carbon monoxide pressure of the order of 100 to 300 bars.
- the carbon monoxide used may contain, in addition to hydrogen, impurities such as carbon dioxide, methane and nitrogen.
- the method according to the present invention finds a more particularly interesting application in the synthesis of diesters from alkyl pentenoates.
- an alkyl pentene-3 oate is used, although pentene-2 oates, pentene-4 oates and mixtures of alkyl pentenates can be used.
- the alcohol (coreactive) corresponding to the alkyl residue of the starting ester, the alkyl residue advantageously having 4 carbon atoms at most. Good results are obtained starting from one or the other of the following pairs of reagents: methyl pentenoate and methanol, ethyl pentenoate and ethanol.
- the linear ester sought is recovered by any suitable means, for example, by distillation or liquid-liquid extraction.
- the products formed are essentially diesters and alkyl pentanoate, the latter resulting from the hydrogenation of the starting ester.
- DMMB stands for 3,5-dimethyl methoxybenzene and BM for methyl benzoate.
- control tests (a) to (d) clearly show that in the absence of solvent, the presence of hydrogen results in an increase in the efficiency of the cobalt-based catalyst and in a notable decrease in the selectivity in dimethyl adipate.
- Examples 1 to 19 show that the simultaneous presence of a solvent according to the invention and of hydrogen makes it possible to selectively and efficiently obtain dimethyl adipate.
- Example 29 The feed of Example 29 further comprises 10.4 g of thioanisole (50% by weight).
- Example 29 The results obtained respectively in Example 29 and in the control test (j), in two hours of reaction at 160 ° C, under a total pressure at temperature of 130 bars, kept constant by periodic recharges of carbon monoxide containing 0.8% (by volume of hydrogen are indicated in Table III below, in which RT and T T have a meaning similar to that given in Example 28.
Abstract
Description
La présente invention a pour objet un procédé de préparation d'esters par carbonylation de composés monooléfiniques, c'est-à-dire par réaction du monoxyde de carbone et d'un alcool sur des composés renfermant une liaison oléfinique unique.The subject of the present invention is a process for the preparation of esters by carbonylation of monoolefinic compounds, that is to say by reaction of carbon monoxide and an alcohol with compounds containing a single olefinic bond.
L'invention a plus spécifiquement pour objet, la préparation de diesters a partir de pentènoates d'alkyles. Un objet particulier de la présente invention est la synthèse d'adipates d'alkyles par carbonylation des pentènoates d'alkyles.A more specific subject of the invention is the preparation of diesters from alkyl pentenates. A particular object of the present invention is the synthesis of alkyl adipates by carbonylation of the alkyl pentenoates.
Il est bien connu, d'après le "Bulletin of the Chemical Society of Japan, vol. 46, 1973, pages 526 et 527", qu'on obtient un mélange renfermant des diesters d'alkyle et notamment, un adipate d'alkyle, en faisant réagir du monoxyde de carbone et un alcool sur un pentène-3 oate d'alkyle, sous haute pression et à température élevée, en présence de cobalt carbonyle et d'une base azotée hétérocyclique et aromatique. Cependant le développement à l'échelle industrielle d'une telle technique, dont l'intérêt de principe n'est pas contesté, est largement compromis, non seulement par la faible efficacité du système catalytique, mais aussi par la proportion notable de pentanoate d'alkyle formée, bien que la réaction soit effectuée en l'absence d'hydrogène.It is well known, from the "Bulletin of the Chemical Society of Japan, vol. 46, 1973, pages 526 and 527", that a mixture containing alkyl diesters and in particular an alkyl adipate is obtained. , by reacting carbon monoxide and an alcohol on an alkyl pentene-3 oate, under high pressure and at high temperature, in the presence of cobalt carbonyl and of a heterocyclic and aromatic nitrogen base. However, the development on an industrial scale of such a technique, whose interest in principle is not disputed, is largely compromised, not only by the low efficiency of the catalytic system, but also by the significant proportion of pentanoate alkyl formed, although the reaction is carried out in the absence of hydrogen.
Il est par ailleurs bien connu ces spécialistes de ce domaine que la présence de faibles quantités d'hydrogène dans le milieu réactionnel tend à augmenter l'efficacité des catalyseurs à base de cobalt, dans les procédés de synthèse d'esters par réaction d'un alcool et du monoxyde de carbone sur un composé oléfinique.It is also well known to these specialists in this field that the presence of small amounts of hydrogen in the reaction medium tends to increase the efficiency of cobalt-based catalysts in the processes for the synthesis of esters by reaction of a alcohol and carbon monoxide on an olefinic compound.
La Demanderesse a néarmoins constaté que dans la plupart des cas cet effet favorable, lié à la présence de faibles quantités d'hydrogène, est accompagné par une influence négative sur la sélectivité en esters linéaires, produits spécifiquement visés.The Applicant has nonetheless noted that in most cases this favorable effect, linked to the presence of small amounts of hydrogen, is accompanied by a negative influence on the selectivity of linear esters, specifically targeted products.
En effet, on observe que la présence d'hydrogène non seulement teno à augmenter la proportion de produits d'hydrogénation dans le mélange réactionnel, mais aussi elle est susceptible de diminuer la proportion d'ester linéaire parmi les esters formés.In fact, it is observed that the presence of hydrogen not only increases the proportion of hydrogenation products in the reaction mixture, but also it is capable of decreasing the proportion of linear ester among the esters formed.
Cet effet négatif grève louroement l'économie de ces procédés dans la mesure où la valorisation des esters branchés et des produits d'hydrogénation est aléatoire, voire inexistante. Tel est notamment le cas des diesters branchés et des pentanoates d'alkyles produits lors de la carbonylation de pentènoates d'alkyles. En effet ces produits étant en pratique détruits, leur formation correspond, en d'autres termes, à une perte intolérable de matière première. Par ailleurs de l'hydrogène peut être formé in-situ à partir des traces d'eau susceptibles d'être contenues par des réactifs de qualité technique, selon la réaction bien connue :
Il serait souhaitable, pour des raisons économiques évidentes, de pouvoir utiliser du monoxyde de carbone de qualité technique renfermant de l'hydrogène, sans que cela se produise au détriment de la sélectivité en esters linéaires, esters visés. Il serait également souhaitable, pour les mêmes raisons, de pouvoir utiliser des réactifs renfermant des traces d'eau, sans que cela conduise à une perte de matière première.It would be desirable, for obvious economic reasons, to be able to use carbon monoxide of technical quality containing hydrogen, without that happening to the detriment of the selectivity in linear esters, targeted esters. It would also be desirable, for the same reasons, to be able to use reagents containing traces of water, without this leading to a loss of raw material.
Il a maintenant été trouvé de manière tout à fait surprenante qu'il est possible de préparer sélectivement des esters linéaires par réaction d'un alcool et du monoxyde de carbone sur un composé renfermant une liaison oléfinique unique, en présence de cobalt, d'une base azotée tertiaire à condition de conduire la réaction dans un hydrocarbure aromatique qui comporte de 1 à 3 substituants choisis parmi le groupement cyano et les radicaux de formule R-Y- dans laquelle Y représente le lien valentiel, un atome d'oxygène, un atome de soufre, un groupe carbonyle ou un groupe carbonyloxy (-CO-O-), le radical R étant rattaché à l'atome d'oxygène de (-CO-0-), R représente un radical alkyle, aralkyle ou aryle ; ledit radical, qui peut comporter éventuellement un substituant cyano ou une entité divalente -0- ; -CO- ou -CO-O- intercalée dans la chaîne carbonée principale, renferme au maximum 20 atomes de carbone ; au moins un des suostituants est cnoisi parmi le groupe cyano et les radicaux R-Y, dans lesquels Y est différent du lien de valence.It has now been found quite surprisingly that it is possible to selectively prepare linear esters by reaction of an alcohol and carbon monoxide on a compound containing a single olefinic bond, in the presence of cobalt, of a tertiary nitrogen base provided that the reaction is carried out in an aromatic hydrocarbon which comprises from 1 to 3 substituents chosen from the cyano group and the radicals of formula RY- in which Y represents the valence bond, an oxygen atom, a sulfur atom , a carbonyl group or a carbonyloxy group (-CO-O-), the radical R being attached to the oxygen atom of (-CO-O-), R represents an alkyl, aralkyl or aryl radical; said radical, which may optionally include a cyano substituent or a divalent entity -0-; -CO- or -CO-O- inserted in the main carbon chain, contains a maximum of 20 carbon atoms; at least one of the substitutes is chosen from the cyano group and the R-Y radicals, in which Y is different from the valence bond.
Selon le présent procédé on fait donc réagir du monoxyde de caroone et un alcool R'-OH sur un composé de formule R1CH = CHR2, dans laquelle :
- - R1 et R2, identiques ou différents, représentent l'hydrogène ou un radical alkyle ayant au maximum 20 atomes de carbone, pouvant être substitué par 1 ou 2 atomes de chlore ou groupes alcoxy renfermant au maximum 4-atomes de carbone,
- - R1 pouvant en outre représenter un radical -(CH2)p-COOH, -(CH2)p-COOR3 ou -(CH2)p-CN dans lequel p est un entier au plus égal à 6 pouvant être nul, R3 représente un radical alkyle comportant au maximum 12 atomes de carbone, un à deux groupements méthylène pouvant en outre comporter un substituant alkyle ayant au maximum 4 atomes de carbone,
- - R 1 and R 2 , identical or different, represent hydrogen or an alkyl radical having at most 20 carbon atoms, which may be substituted by 1 or 2 chlorine atoms or alkoxy groups containing at most 4 carbon atoms,
- - R 1 can also represent a radical - (CH 2 ) p -COOH, - (CH 2 ) p -COOR 3 or - (CH 2 ) p -CN in which p is an integer at most equal to 6 which can be zero , R 3 represents an alkyl radical containing a maximum of 12 carbon atoms, one to two methylene groups which can also comprise an alkyl substituent having a maximum of 4 carbon atoms,
R1 et R2 pouvant en outre former ensemble un radical unique bivalent -(CH2)q-, comportant le cas échéant un ou deux substituants alkyle ayant au maximum 4 atomes de carbone, q étant un entier compris entre 3 et 6 inclus,
et R' est un radical alkyle comportant au maximum 12 atomes de carbone éventuellement substitué par un ou deux groupes hydroxyles, un radical cycloalkyle ayant de 5 à 7 atomes de carbone, un radical aralkyle ayant de 7 à 12 atomes de carbone ou un radical phényle.R 1 and R 2 can also together form a single bivalent radical - (CH 2 ) q -, optionally comprising one or two alkyl substituents having at most 4 carbon atoms, q being an integer between 3 and 6 inclusive,
and R 'is an alkyl radical containing at most 12 carbon atoms optionally substituted by one or two hydroxyl groups, a cycloalkyl radical having from 5 to 7 carbon atoms, an aralkyl radical having from 7 to 12 carbon atoms or a phenyl radical .
Les matières de départ susceptibles d'être carbonylées selon le présent procédé sont donc des composés renfermant une liaison oléfinique unique interne ou terminale ; ces composés comportent plus spécifiquement de 3 à 20 atomes de carbone.The starting materials capable of being carbonylated according to the present process are therefore compounds containing a single internal or terminal olefinic bond; these compounds more specifically contain from 3 to 20 carbon atoms.
Par la mise en oeuvre du présent procédé on obtient des esters saturés, c'est-à-dire des composés qui renferment d'une part un groupement carboxylate (-COOR') et, d'autre part un atome d'hydrogène de plus que la matière de départ. Parmi ces esters prédomine le composé dont le groupement carboxylate (-COOR') est situé en position terminale sur la chaine principale de la matière de départ.By implementing the present process, saturated esters are obtained, that is to say compounds which contain, on the one hand, a carboxylate group (-COOR ') and, on the other hand, a further hydrogen atom. as the starting material. Among these esters predominates the compound whose carboxylate group (-COOR ') is located in the terminal position on the main chain of the starting material.
Une première catégorie de matières de départ plus particulièrement adaptées a pour formule :
- R1CH = CHR2 dans laquelle R1 et R2, identiques ou différents représentent l'hydrogène ou un radical alkyle ayant au maximum 10 atomes de caroone, ou bien forment ensemble un radical unique bivalent -(CH2)q- q ayant la signification précédente, ledit radical pouvant comporter le cas échéant 1 ou 2 substituants méthyle. A titre d'exemples de tels composés on peut citer le propylène, le butène-1, le outène-2, les hexènes, les octènes et le dooécène-1.
- R 1 CH = CHR 2 in which R 1 and R 2 , identical or different, represent hydrogen or an alkyl radical having a maximum of 10 carbon atoms, or else together form a single bivalent radical - (CH 2 ) q - q having the previous meaning, said radical possibly including 1 or 2 methyl substituents if necessary. Examples of such compounds include propylene, butene-1, outene-2, hexenes, octenes and dooecene-1.
Une seconde catégorie de matières de départ plus particulièrement appropriées est constituée par les composés de formule :
- R1CH = CHR2 dans laquelle R1 représente un radical -(CH2)p-COOR3, p et R3 ayant la signification précédente, un à deux groupements méthylène pouvant comporter un substituant alkyle ayant au maximum 4 atomes de carbone, et R2 représente l'hydrogène ou un radical alkyle ayant au maximum 4 atomes de carbone.
- R 1 CH = CHR 2 in which R 1 represents a radical - (CH 2 ) p -COOR 3 , p and R 3 having the preceding meaning, one to two methylene groups which may contain an alkyl substituent having at most 4 carbon atoms, and R 2 represents hydrogen or an alkyl radical having at most 4 carbon atoms.
Parmi les composés de ce type les penténoates d'alkyles revêtent un intérêt tout particulier, car ils permettent d'accéder aux adipates d'alkyles, intermédiaires de l'acide adipique.Among the compounds of this type, the alkyl pentenoates are of particular interest, because they allow access to the alkyl adipates, intermediates of adipic acid.
Le présent procédé nécessite la mise en oeuvre d'un alcool de formule R'OH, R' ayant la signification donnée précédemment.The present process requires the use of an alcohol of formula R'OH, R 'having the meaning given above.
A titre d'exemples d'alcools utilisables dans le cadre du présent procédé on peut citer le méthanol, l'éthanol, l'isopropanol, le n-propanol, le tertio butanol, le n-hexanol, le cyclohexanol, l'éthyl-2 hexanol-1, le dodécanol-1, l'éthylène glycol, l'hexanediol-1,6, l'alcool benzylique, l'alcool phényléthylique et le phénol.Examples of alcohols which can be used in the context of the present process include methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, tert-butanol, n-hexanol, cyclohexanol, ethyl- 2 hexanol-1, dodecanol-1, ethylene glycol, hexanediol-1,6, benzyl alcohol, phenylethyl alcohol and phenol.
On utilise de préférence un alcanol ayant au maximum 4 atomes de carbone ; le méthanol et l'éthanol conviennent bien à la mise en oeuvre du présent procédé.An alkanol preferably having a maximum of 4 carbon atoms is used; methanol and ethanol are well suited to the implementation of the present process.
On peut engager l'alcool et le composé monooléfinique en quantités stoechiométriques. Cependant on utilise de préférence un excès d'alcool, dans la proportion de 1 à 10, ou encore mieux, de 2 à 5 moles d'alcool par mole de composé monooléfinique.The alcohol and the monoolefinic compound can be used in stoichiometric quantities. However, an excess of alcohol is preferably used, in the proportion of 1 to 10, or even better, from 2 to 5 moles of alcohol per mole of monoolefinic compound.
La réaction est conduite en présence de cobalt. N'importe quelle source de cobalt susceptible de réagir avec le monoxyde de carbone dans le milieu réactionnel pour donner in-situ des complexes carbonyles du coDalt peut être utilisée dans le cadre du présent procédé.The reaction is carried out in the presence of cobalt. Any source of cobalt capable of reacting with carbon monoxide in the reaction medium to give in situ carbonyl complexes of coDalt can be used in the context of the present process.
Les sources typiques de cobalt sont par exemple le cobalt métallique finement divisé, des sels inorganiques tels que le nitrate ou le carbonate de cobalt, des sels organiques en particulier des carboxylates. Peuvent également être employés les cobalt-carbonyles ou hydrocarbonyles ; le dicobaltoctacaroonyle convient bien à la mise en oeuvre du présent procédé.Typical sources of cobalt are, for example, finely divided metallic cobalt, inorganic salts such as cobalt nitrate or carbonate, organic salts especially carboxylates. Can also be used cobalt-carbonyls or hydrocarbonyls; dicobaltoctacaroonyle is well suited to the implementation of the present process.
Le rapport molaire entre le composé monooléfinique et le cobalt est en général compris entre 10 et 1000. Ce rapport est avantageusement fixé à une valeur comprise entre 20 et 300.The molar ratio between the monoolefinic compound and the cobalt is generally between 10 and 1000. This ratio is advantageously fixed at a value between 20 and 300.
Le procédé selon la présente invention nécessite également la présence d'une base azotée tertiaire dont le pK est conpris entre 3 et 10.The process according to the present invention also requires the presence of a tertiary nitrogenous base, the pK of which is between 3 and 10.
La demanderesse préconise l'utilisation d'hétérocycles azotés formés de 5 à 6 chainons, pouvant comporter un ou deux substituants choisis parmi les groupes alkyles ou alcoxy ayant au maximum 4 atomes de carbone, le groupe hydroxy et les atomes d'halogéne, renfermant éventuellement 2 ou 3 doubles liaisons, et pouvant, par ailleurs, le cas échéant être soudés à un noyau benzénique, sous réserve que les maillons adjacents à l'hétéroatome d'azote ne soient ni substitués, ni communs à deux cycles.The Applicant recommends the use of nitrogen heterocycles formed from 5 to 6 links, which may include one or two substituents chosen from alkyl or alkoxy groups having at most 4 carbon atoms, the hydroxyl group and the halogen atoms, optionally containing 2 or 3 double bonds, and which can moreover, if necessary, be welded to a benzene nucleus, provided that the links adjacent to the nitrogen heteroatom are neither substituted nor common to two rings.
Conviennent plus particulièrement à la mise en oeuvre du présent procédé les hétérocycles azotés à 6 chainons, de pKa compris entre 4 et 7, notamment la pyridine, la picoline-4, l'isoquinoléine et la lutidine-3,5.More particularly suitable for the implementation of the present process, the nitrogen heterocycles with 6 links, of pK a between 4 and 7, in particular pyridine, picoline-4, isoquinoline and lutidine-3,5.
La quantité de base azotée tertiaire utilisée est en général telle que le rapport molaire N/Co soit compris entre 1 et 50. Pour une bonne mise en oeuvre de l'invention la demanderesse préconise de fixer ce rapport à une valeur comprise entre 2 et 25.The amount of tertiary nitrogen base used is generally such that the N / Co molar ratio is between 1 and 50. For a good implementation of the invention, the applicant recommends fixing this ratio at a value between 2 and 25 .
L'une des caractéristiques essentielles du présent procédé réside dans l'utilisation à titre de solvant d'un hydrocarbure aromatique qui comporte de 1 à 3 substituants choisis parmi le groupement cyano et les radicaux de formule R-Y- dans laquelle Y représente le lien valentiel, un atome d'oxygène, un atome de soufre, un groupe carbonyle ou un groupe carbonyloxy (-CO-O-), le radical R étant rattaché à l'atome d'oxygène de (-CO-0-), R représente. un radical alkyle, aralkyle ou aryle ; ledit radical qui peut comporter éventuellement un substituant cyano ou une entité divalente -O- ; -CD-ou -CO-O- intercalée dans la chaine carbonée principale, renferme au maximum 20 atomes de carbone ; au moins un des substituants est choisi parmi le groupe cyano et les radicaux R-Y, dans lesquels Y est différent du lien de valence.One of the essential characteristics of the present process resides in the use, as solvent, of an aromatic hydrocarbon which comprises from 1 to 3 substituents chosen from the cyano group and the radicals of formula RY- in which Y represents the valence bond, an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyl group or a carbonyloxy group (-CO-O-), the radical R being attached to the oxygen atom of (-CO-O-), R represents. an alkyl, aralkyl or aryl radical; said radical which may optionally include a cyano substituent or a divalent entity -O-; -CD-or -CO-O- inserted in the main carbon chain, contains the maximum 20 carbon atoms; at least one of the substituents is chosen from the group cyano and the radicals RY, in which Y is different from the valence bond.
Plus spécifiquement, on fait appel à des solvants pouvant être représentés par la formule :
Lorsque Y représente un atome d'oxygène, un atome de soufre, ou . un groupe carbonyle, R est plus particulièrement choisi parmi les radicaux alkyles, aralkyles ou aryles, comportant au maximum 10 atomes de carbone, et de préférence, R est un radical alkyle qui contient au maximum 4 atomes de carbone.When Y represents an oxygen atom, a sulfur atom, or. a carbonyl group, R is more particularly chosen from alkyl, aralkyl or aryl radicals, comprising at most 10 carbon atoms, and preferably, R is an alkyl radical which contains at most 4 carbon atoms.
Lorsque Y représente un groupe carbonyloxy (-CO-O-) R est identique au radical R' de l'alcool utilisé comme matière de départ.When Y represents a carbonyloxy group (-CO-O-) R is identical to the radical R 'of the alcohol used as starting material.
Lorsque Y représente le lien valentiel, R est plus particulièrement choisi parmi les radicaux alkyles ou aralkyles qui ont au maximum 10 atomes de carbone et qui peuvent comporter une entité divaiente -0- , -CO- ou -CO-0- intercalée dans la chaîne carbonée, sous réserve de choisir R identique à R' lorsqu'une entité carbonyloxy est intercalée dans la chaîne ; R peut aussi être un radical phényle éventuellement substitué par 1 à 3 radicaux alkyles ayant au maximum 4 atomes de carbone.When Y represents the valence bond, R is more particularly chosen from alkyl or aralkyl radicals which have a maximum of 10 carbon atoms and which can comprise a divited entity -0-, -CO- or -CO-0- intercalated in the chain carbonaceous, subject to choosing R identical to R 'when a carbonyloxy entity is inserted in the chain; R can also be a phenyl radical optionally substituted by 1 to 3 alkyl radicals having at most 4 carbon atoms.
De préférence, a est un noyau benzénique. R4 est avantageusement un radical R-Y- dans lequel Y représente un atome d'oxygène ou de soufre et R est un radical alkyle qui comporte au maximum 4 atomes de carbone ou un radical phényle. R5 et R6 représentent de préférence un atome d'hydrogène.Preferably, a is a benzene nucleus. R 4 is advantageously a radical RY- in which Y represents an oxygen or sulfur atom and R is an alkyl radical which contains at most 4 carbon atoms or a phenyl radical. R 5 and R 6 preferably represent a hydrogen atom.
Bien entendu, on peut utiliser des mélanges de plusieurs de ces composés aromatiques.It is, of course, possible to use mixtures of several of these aromatic compounds.
A titre d'exemples de solvants convenant à la mise en oeuvre du présent procédé on peut citer : le méthoxybenzène (anisole), le benzonitrile, le méthylthiobenzène (thioanisole), l'éthoxybenzène (phénétole), l'oxyde de diphényle, le sulfure de diphényle, l'oxyde de phényle et de benzyle, le sulfure de phényle et de benzyle, l'acétophénone, la propiophénone, la n-butylphénylcétone, le benzoate de méthyle, le benzoate de n-butyle, le benzoate de phényle, le p-tolunitrile, le méthoxy-2 toluène, l'éthoxy-2 toluène, la p-méthylacétophénone, le p-toluate de méthyle, le diméthoxy-1,2 benzène (vératrole), le diéthoxy-1,3 benzène, le diméthoxy-1,4 benzène, le téréphtalate de diméthyle, le p-méthoxybenzoate de méthyle, le p-éthylthiobenzoate de méthyle, la diméthyl-3,5 acétophénone et ses isomères, le triméthoxy-1,3,5 benzèneAs examples of solvents suitable for the implementation of the present process, mention may be made of: methoxybenzene (anisole), benzonitrile, methylthiobenzene (thioanisole), ethoxybenzene (phenetole), diphenyl oxide, sulfide diphenyl, diphenyl ether and benzyl sulfide, phenyl and benzyl, acetophenone, propiophenone, n-butylphénylcétone, methyl benzoate, n-butyl, phenyl benzoate, p-tolunitrile, 2-methoxy toluene, 2-ethoxy toluene, p-methylacetophenone, methyl p-toluate, 1,2-dimethoxy benzene (veratrole), 1,3-diethoxy benzene, dimethoxy -1.4 benzene, dimethyl terephthalate, methyl p-methoxybenzoate, methyl p-ethylthiobenzoate, 3,5-dimethyl acetophenone and its isomers, 1,3,5-trimethoxybenzene
L'anisole et le thioanisole conviennent particulièrement bien à la mise en oeuvre de la présente invention.Anisole and thioanisole are particularly suitable for the implementation of the present invention.
La quantité de solvant qui a une influence sur la sélectivité de la réaction sera en général supérieure à 20 % (en poids) du mélange réactionnel initial et, pour une bonne mise en oeuvre du présent procédé, elle sera comprise entre 30 et 60 % (en poids) ciudit mélange.The amount of solvent which has an influence on the selectivity of the reaction will generally be greater than 20% (by weight) of the initial reaction mixture and, for a good implementation of the present process, it will be between 30 and 60% ( by weight) the above mixture.
Selon une variante avantageuse du présent procédé, la réaction est également conduite en présence d'hydrogène. Dans le cadre de cette variante, l'hydrogène représentera au moins 0,1 % (en volume) du monoxyde de carbone, sans dépasser toutefois 3 % (en volume). De préférence, la teneur en hydrogène représentera de 0,5 à 2 % (en volume) du monoxyde de carbone.According to an advantageous variant of the present process, the reaction is also carried out in the presence of hydrogen. In the context of this variant, hydrogen will represent at least 0.1% (by volume) of carbon monoxide, without however exceeding 3% (by volume). Preferably, the hydrogen content will represent from 0.5 to 2% (by volume) of the carbon monoxide.
Bien entenou, si l'hydrogène peut être introduit dans le milieu réactionnel, de manière commode, sous forme d'un mélange avec le monoxyde de carbone, il peut être aussi alimenté séparément.Of course, if the hydrogen can be introduced into the reaction medium, in a convenient manner, in the form of a mixture with carbon monoxide, it can also be supplied separately.
La réaction est conduite en phase liquide à une température supérieure à 120°C, sans qu'il soit utile de dépasser 200 °C, sous une pression de monoxyde de carbone d'au moins 50 bars et pouvant atteindre 1 000 bars. On préfère opérer à une température de l'ordre de 130 à 180 °C et sous une pression de monoxyde de carbone de l'ordre de 100 à 300 bars.The reaction is carried out in the liquid phase at a temperature above 120 ° C, without it being useful to exceed 200 ° C, under a carbon monoxide pressure of at least 50 bars and up to 1000 bars. It is preferred to operate at a temperature of the order of 130 to 180 ° C. and under a carbon monoxide pressure of the order of 100 to 300 bars.
Bien entendu, les conditions de pression et de température optimales seront d'autant plus sévères que la matière de départ sera moins réactive, ce qui se produit, notamment, lorsque le degré de protection stérique de la double liaison augmente.Of course, the optimum pressure and temperature conditions will be all the more severe the less the starting material will be reactive, which occurs, in particular, when the degree of steric protection of the double bond increases.
Le monoxyde de carbone utilisé peut renfermer, en plus de l'hydrogène, des impuretés telles que du dioxyde de carbone, du méthane et de l'azote.The carbon monoxide used may contain, in addition to hydrogen, impurities such as carbon dioxide, methane and nitrogen.
Comme cela a été indiqué en tête du présent mémoire, le procédé selon la présente invention trouve une application plus particulièrement intéressante dans la synthèse de diesters à partir de pentènoates d'alkyles. En général, on met en oeuvre un pentène-3 oate d'alkyle, bien que les pentène-2 oates, les pentène-4 oates et des mélanges de pentènoates d'alkyles puissent être utilisés. Dans le cadre de cette application, il s'avère préférable de choisir l'alcool (coréactif) correspondant au reste 'alkyle de l'ester de départ, le reste alkyle ayant avantageusement 4 atomes de carbone du maximum. De bons résultats sont obtenus au départ de l'un ou l'autre des couples de réactifs suivants : pentènoate de méthyle et méthanol, pentènoate d'éthyle et éthanol.As indicated at the beginning of this memo, the method according to the present invention finds a more particularly interesting application in the synthesis of diesters from alkyl pentenoates. In general, an alkyl pentene-3 oate is used, although pentene-2 oates, pentene-4 oates and mixtures of alkyl pentenates can be used. In the context of this application, it turns out to be preferable to choose the alcohol (coreactive) corresponding to the alkyl residue of the starting ester, the alkyl residue advantageously having 4 carbon atoms at most. Good results are obtained starting from one or the other of the following pairs of reagents: methyl pentenoate and methanol, ethyl pentenoate and ethanol.
En fin de réaction, ou lorsque la conversion souhaitée est atteinte on récupère l'ester linéaire recherché par tout moyen approprié, par exemple, par distillation ou extraction liquide-liquide.At the end of the reaction, or when the desired conversion is reached, the linear ester sought is recovered by any suitable means, for example, by distillation or liquid-liquid extraction.
Les exemples ci-après illustrent l'invention sans toutefois en limiter le domaine ou l'esprit.The examples below illustrate the invention without, however, limiting its field or spirit.
EXEMPLES 1 à 27 - Essais témoins (a) à (i) :
- Les conventions suivantes sont utilisées ci-après.
- The following conventions are used below.
Dans les produits formés ne sont pas inclus les composés résultant de l'isomérisation de position de la double liaison oléfinique.In the products formed, the compounds resulting from the position isomerization of the olefinic double bond are not included.
Les produits formés sont essentiellement les diesters et le pentanoate d'alkyle, ce dernier résultant de l'hydrogénation de l'ester de départ.The products formed are essentially diesters and alkyl pentanoate, the latter resulting from the hydrogenation of the starting ester.
- - A désigne l'activité exprimée en moles de produits formés par heure et par atome-gramme de cobalt.- A denotes the activity expressed in moles of products formed per hour and per gram atom of cobalt.
- - X (%) désigne le nombre de moles de diesters pour 100 moles de produits formés.- X (%) denotes the number of moles of diesters per 100 moles of products formed.
- - Y (%) désigne le nombre de moles d'adipate d'alkyle pour 100 moles de produits formés.- Y (%) denotes the number of moles of alkyl adipate per 100 moles of products formed.
- - Z (%) désigne le nombre de moles de pentanoate d'alkyle pour 100 moles de produits formés.- Z (%) denotes the number of moles of alkyl pentanoate per 100 moles of products formed.
- On a réalisé une série d'essais selon le mode opératoire suivant :A series of tests was carried out according to the following procedure:
- Dans un autoclave de 125 ml en acier inoxydable, purgé sous argon on introduit du pentène-3 oate de méthyle (P3), du méthanol, du dicobaltoctacarbonyle (DCOC), de l'isoquinoléine, et le cas échéant un solvant.In a 125 ml stainless steel autoclave, purged under argon, methyl pentene-3 oate (P3), methanol, dicobaltoctacarbonyl (DCOC), isoquinoline, and if necessary a solvent are introduced.
L'autoclave est alors purgé par un courant de monoxyde de carbone renfermant, le cas échéant, de l'hydrogène. On porte ensuite l'autoclave à la température (T), sous une pression (P). Après un temps de réaction (désigné par t et exprimé en heures), à cette température, l'autoclave est refroidi et dégazé. Le mélange réactionnel est analysé par chromatographie en phase gazeuse. Les conditions particulières ainsi que le résultats obtenus figurent respectivement dans les tableaux I(A) et I(B) ci-après :
- Dans le tableau I(A) les rapports MeOH/P3, P3/Co et N/Co désignent respectivement le rapport molaire du méthanol au pentène-3 oate, le rapport du nombre de moles de pentène-3 oate au nombre d'atomes-grammes de cobalt, et le rapport du nombre de moles d'isoquinoléïne au nombre d'atomes-grammes de cobalt.
- In Table I (A) the ratios MeOH / P3, P3 / Co and N / Co denote respectively the molar ratio of methanol to pentene-3 oate, the ratio of the number of moles of pentene-3 oate to the number of atoms- grams of cobalt, and the ratio of the number of moles of isoquinolein to the number of gram atoms of cobalt.
Dans le tableau I(B), DMMB signifie le diméthyl-3,5 méthoxybenzène et BM, le benzoate de méthyle.In Table I (B), DMMB stands for 3,5-dimethyl methoxybenzene and BM for methyl benzoate.
Les essais témoins (a) à (d) montrent clairement qu'en l'absence de solvant, la présence d'hydrogène se traduit par une augmentation de l'efficacité du catalyseur à base de cobalt et par une baisse notable de la sélectivité en adipate de diméthyle.The control tests (a) to (d) clearly show that in the absence of solvent, the presence of hydrogen results in an increase in the efficiency of the cobalt-based catalyst and in a notable decrease in the selectivity in dimethyl adipate.
Les exemples 1 à 19 montrent que la présence simultanée d'un solvant selon l'invention et d'hydrogène permet d'obtenir sélectivement et efficacement l'adipate de diméthyle.Examples 1 to 19 show that the simultaneous presence of a solvent according to the invention and of hydrogen makes it possible to selectively and efficiently obtain dimethyl adipate.
Dans l'autoclave et selon le mode opératoire, décrits ci-avant on a réalisé une série d'essais sur une charge renfermant 50 mmol de pentène-3 oate de méthyle (exemples 20 à 22, 24 à 26) ou de pentène-2 oate de méthyle (P2, exemples 23 et 27), 100 mmol de méthanol, 1 mmol de dicobaltoctacaroonyle, 8 mmol d'isoquinoléine et un solvant.In the autoclave and according to the procedure described above, a series of tests was carried out on a filler containing 50 mmol of methyl pentene-3 oate (examples 20 to 22, 24 to 26) or pentene-2 methyl oate (P2, examples 23 and 27), 100 mmol of methanol, 1 mmol of dicobaltoctacaroonyl, 8 mmol of isoquinoline and a solvent.
Les conditions particulières ainsi que les résultats obtenus à 160 °C sous 130 bars sont rassemblés dans le tableau II ci-après.
Dans l'autoclave défini ci-avant et selon un mode opératoire analogue à celui décrit précédemment on réalise un essai sur une charge constituée de :
- - 44 mmol d'hexène-2 oate de méthyle
- - 100 mmol de méthanol
- - 1,02 mmol de dicobaltoctacarbonyle
- - 7,98 mmol d'isoquinoléine
- - 10,4 g de thioanisole (50 % en poids) .
- - 44 mmol of 2-methylene hexene
- - 100 mmol of methanol
- - 1.02 mmol of dicobaltoctacarbonyl
- - 7.98 mmol of isoquinoline
- - 10.4 g of thioanisole (50% by weight).
En deux heures de réaction à 160 °C, la pression totale en température étant maintenue constante et égale à 130 bars par des recharges périodiques de monoxyde de carbone renfermant 0,8 % (en volume) d'hydrogène, on obtient les résultats suivants :
- Le taux de transformation (TT) de l'hexène-2 oate de méthyle en produits de carbonylation et d'hydrogénation (à l'exclusion des produits d'isomérisation de la double liaison) est de : 34,3 %.
- The conversion rate (TT) of 2-hexene-methylate into carbonylation and hydrogenation products (excluding isomerization products of the double bond) is: 34.3%.
La sélectivité (RT) des divers produits obtenus est respectivement :
- - pimélate de diméthyle : 74 %
- - autres diesters en C7: 18,5 %
- - hexanoate de méthyle : 7,5 %
- - dimethyl pimelate: 74%
- - other C 7 diesters: 18.5%
- - methyl hexanoate: 7.5%
Dans l'autoclave défini ci-avant et selon un mode opératoire analogue à celui décrit précédemment, on réalise deux essais sur une charge comprenant :
- - 50 mmol d'octène-2
- - 100 mmol de méthanol
- - 1 mmol de dicobaltoctacarbonyle
- - 8 mmol d'isoquinoléine
- - 50 mmol of octene-2
- - 100 mmol of methanol
- - 1 mmol of dicobaltoctacarbonyl
- - 8 mmol of isoquinoline
La charge de l'exemple 29 comprend en outre 10,4 g de thioanisole (50 % en poids).The feed of Example 29 further comprises 10.4 g of thioanisole (50% by weight).
Les résultats obtenus respectivement dans l'exemple 29 et dans l'essai témoin (j), en deux heures de réaction à 160 °C, sous une pression totale en température de 130 bars, maintenue constante par des recharges périodiques de monoxyde de carbone renfermant 0,8 % (en volume d'hydrogène sont indiqués dans le tableau III ci-après, dans lequel RT et TT ont une signification analogue à celle donnée dans l'exemple 28.
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